Tension fourni par un alternateur en fonction de la vitesse

[invite8712da8c]

Bonjour, je suis en terminale et dans le cadre du ppe nous devons créer un système de récupération d'énergie au freinage. Nous avons choisi un alternateur (dynamo). On sait que le courant fournit par l'alternateur est alternatif. Mais, est ce que la tension efficace fournie par l'alternateur est proportionnel à la vitesse de rotation du galet de la dynamo sachant que le galet est au contact de la roue. s'agit -il là de la relation E=k.oméga(rad/s) avec E la force électromotrice ?

merci d'avance c'est méga urgenttttttttttttttt !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

[invite2ff5531f]

Bonjour,

Avec Google, cela va encore plus vite :
http://c.divoux.free.fr/phyapp/machi...ateur_2002.doc

Cordialement

[invite936c567e]

Bonsoir

Oui. Si l'on considère un machine à excitation constante (aimants permanents ou excitation séparée) et que l'on exclut les pertes, la tension produite est bien proportionnelle à la vitesse.

[invite8712da8c]

si la vitesse est faible c proportionnel mais si elle est très grande , reste t'elle proportionnel ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8712da8c]

si la vitesse est faible c proportionnel mais si elle est très grande , reste t'elle proportionnel ?

De plus mon alternateur est de ce type :
http://forums.futura-sciences.com/at...te-alltern.gif

s'agit il d'une génératrice synchrone ? comment connaitre le nombre de paire de pole ? le champ magnétique est-il tournant dans ce cas là ?

DSL pour toute ces questions mais je suis pas très calé merci davance

[invite936c567e]

Il s'agit d'une dynamo de vélo. C'est effectivement une génératrice synchrone.



Le rotor [3] contient le (ou les) aimant(s) permanent(s), et le stator [4] est constituée d'une seule bobine, laquelle est alimentée par le flux magnétique variable grâce à un astucieux circuit magnétique constitué de lamelles entourant le stator.

Le champ magnétique généré par le (ou les) aimant(s) du rotor est bien tournant.

On ne peut pas deviner à coup sûr le nombre d'aimants du rotor, mais compte tenu de la configuration visible sur la photo, je dirais que 3 paires de lamelles que semble contenir le stator devrait selon toute vraisemblance provoquer la génération de 3 périodes électriques par tour de dynamo. Cela correspondrait à 3 paires de pôles.


Comme je l'ai indiqué, la tension produite est bien proportionnelle à la vitesse à condition d'exclure les pertes. Or, sur ce type d'appareil, les pertes sont justement très loin d'être négligeables. Elle font même partie du fonctionnement normal.

En effet, si la dynamo était parfaite, les lampes du vélo n'éclaireraient pas à faible vitesse et finiraient par griller lorsque le vélo roule vite.

Lorsque les lampes sont alimentées par la dynamo, cette dernière subit des pertes fer (courants de Foucault, saturation et hystérésis du circuit magnétique) d'autant plus grandes que la vitesse augmente. Ainsi, son rendement chute aux vitesses élevées de sorte que la tension s'en trouve fortement limitée.

En pratique, sur les modèles les plus courants, la dynamo en charge nominale produit une tension presque proportionnelle à la vitesse en-dessous de 15 km/h, et une tension presque constante au-delà de cette vitesse.

Un tel phénomène ne peut pas être modélisé d'une façon simple. Alors à moins de maîtriser tous les paramètres physiques et d'avoir recours à des outils mathématiques complexes, pour appréhender le comportement de ce type de dynamo on doit se contenter de faire des relevés des mesures tension/vitesse pour des charges déterminées .

[invite936c567e]

Pour une dynamo de 6V, on doit arriver à une courbe du type de celle figurant en pièce jointe (peut-être en moins parfaite, dans la réalité).

Cette courbe correspond à une charge nominale (pas à un fonctionnement à vide).

[invite936c567e]

NB: Je parle ici de tension efficace. En effet, le courant et la tension produits sont alternatifs. Leur forme est par ailleurs très loin d'être sinusoïdale.

[invite8712da8c]

Qu'est ce q'une charge nominale ?
Si j'ai bien compris , la tension est proportionnelle a la vitesse mais au dela d'une grande vitesse la tension reste constante.
la relation de proportionnalité est elle : E=k*oméga (rad/s)

comment puis je connaitre la fréquence de la tension alternative ?
comment avez vous obtenu cette courbe ?

Merci d'avance pour vos réponses

[invitee05a3fcc]

comment puis je connaitre la fréquence de la tension alternative ?

La fréquence, c'est la seule valeur sûre qui sort de ton machin. Tu utilises un fréquencemètre (un vrai ou un truc conçu pour avec des compteurs ou un µC) et tu as ta mesure exacte de ta vitesse de rotation.

[invite936c567e]

Qu'est ce q'une charge nominale ?

C'est la charge (ici les ampoules du vélo) pour laquelle la dynamo a été conçue.

Pour une dynamo de 6V/3W cela correspond à deux ampoules (phare avant+phare arrière) de 1,5W montées en parallèle, et allumées.

Si j'ai bien compris , la tension est proportionnelle a la vitesse mais au dela d'une grande vitesse la tension reste constante.
la relation de proportionnalité est elle : E=k*oméga (rad/s)

Oui. En tout cas sur les dynamos de vélo.

La transition entre la zone à tension quasi-proportionnelle et la zone à tension quasi-constante est plus ou moins progressive. De même, la limitation en tension n'est pas aussi marquée sur certains modèles. Cela dépend des caractéristiques du matériau utilisé pour le circuit magnétique de la dynamo.

comment puis je connaitre la fréquence de la tension alternative ?

On peut facilement la déterminer:

F = 2.n_pp.V.R/(π.D.d)

avec :

V: vitesse du vélo
n_pp: nombre de paires de pôles
D: diamètre de la roue
d: diamètre du galet de la dynamo
R: distance entre l'axe de la roue et le point de contact du galet

comment avez vous obtenu cette courbe ?

Je l'ai retrouvée dans mes archives. Elle résulte d'une série de mesures effectuée sur une dynamo 6V/3W de marque Dynosys/LightSpin, montée sur un banc de test et branchée sur une résistance de 12Ω. La précision n'est que de quelques %.

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[invite936c567e]

En me relisant, je m'aperçois que je n'ai pas parlé d'un phénomène qui, s'il est souvent anecdotique dans le cas qui nous occupe parce qu'il n'apparaît pas clairement, doit tout de même être indiqué par soucis d'honnête scientifique.

Lorsqu'on exclut les pertes, c'est la tension à vide (c'est-à-dire la f.e.m) qui est proportionnelle à la vitesse.

Or, lorsqu'on fait débiter la dynamo dans une charge résistive, la nature inductive de la bobine d'induit crée un filtre passe-bas. La conséquence est une réduction de la tension en charge lorsque la fréquence du courant (c'est-à-dire la vitesse du vélo) est élevée, indépendamment des pertes fer évoquées plus haut.

Si l'on ne tenait compte que de ce phénomène, la limitation de la tension lorsque la vitesse augmente serait beaucoup moins marquée. Dans le cas présent, il est donc très insuffisant pour expliquer à lui seul le comportement observé.

Mais il se peut qu'il devienne prépondérant sur d'autres modèles de dynamos.
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